Tropinonis een tropaanalkaloïde, het is een alkaloïde die wordt gebruikt als tussenproduct voor de synthese van atropine. Lichtgele tot bruine kristallen of kristallijne poeders, naaldvormige kristallen (benzine), gebruikt als tussenproduct bij de synthese van atropinesulfaat. Het is een alkaloïdemolecuul dat het vermelden waard is in de geschiedenis van de organische synthese. De verbinding reageert met dimethylcarbonaat in aanwezigheid van een base om 2-methoxycarbonyltropionaat te vormen, dat vervolgens wordt gehydrogeneerd in aanwezigheid van Raney-nikkel om methyldicarboxylaat te vormen. Ten slotte reageert methylmethacrylaat, in aanwezigheid van pyridine, met benzoylchloride om cocaïne te verkrijgen.
|
Chemische formule |
C8H13NO |
|
Exacte massa |
139 |
|
Moleculair gewicht |
139 |
|
m/z |
139 (100.0%), 140 (8.7% |
|
Elementaire analyse |
C, 69.03; H, 9.41; N, 10.06; O, 11.49 |
|
|
|
Totale synthese:
De eerste totale synthese van tropidon werd in 1901 door Willstätter voltooid.
Wilstedt (winnaar van de Nobelprijs voor de Scheikunde in 1915) gebruikte cyclohexanon als uitgangsmateriaal. Hoewel de opbrengst van elke stap in de route hoog was, was de totale opbrengst vanwege het grote aantal stappen sterk verminderd, slechts 0,75%. Natuurlijk is het een grote bijdrage aan de ontwikkeling van de organische synthetische chemie geweest om dergelijke complexe verbindingen aan het begin van de 20e eeuw kunstmatig te synthetiseren. Dit is een van de belangrijke gebeurtenissen in de vroege fase van het assembleren van complexe natuurlijke producten in het laboratorium. De succesvolle assemblage van dit tamelijk complexe natuurlijke molecuul is het hoogtepunt van de organische synthese in de klassieke periode en markeert de geboorte van de meerstaps-totaalsynthese.
Vóór de synthese van tropine synthetiseerde Willstätter in 1898 voor het eerst met succes cocaïne met tropine als grondstof, en verduidelijkte hij de structuur van cocaïne.
In 1917 creëerde Robert Robinson een korte synthetische methode van tropine. Deze methode is een van de klassieke routes in de organische synthese.Tropinonwerd gesynthetiseerd uit succinal, methylamine en 3-oxoglutaarzuur met een eenvoudige structuur door Mannich-reactie in drie stappen (één potreactie) onder bionische omstandigheden, en de opbrengst bereikte 17%, wat na verbetering meer dan 90% kan zijn.
Het reactiemechanisme is:
Nucleofiele additie van primair amine aan aldehyde, gevolgd door dehydratatie om imine te vormen;
De nucleofiele toevoeging van iminemoleculen construeert de eerste ring;
De intermoleculaire Mannich-reactie tussen 3-enol-anion en acetondicarboxylaation;
Na dehydratatie werden een nieuw enolanion en een nieuw imine gevormd;
Intramoleculaire Mannich-reactie, waarbij de tweede ring wordt gevormd;
Verwijder twee carboxylgroepen om de verbinding te vormen.
Biosynthese:
In het lichaam worden derivaten die worden gebruikt om het cocaïneringsysteem te construeren, gesynthetiseerd uit L-glutamine of L-arginine. Ten eerste ondergaan deze twee aminozuren carbonylreductie of decarboxylering om L-ornithine te produceren, dat vervolgens decarboxylering ondergaat om putrescine te produceren. Vervolgens wordt één stikstofatoom in de putrescine gemethyleerd door SAM, waardoor N-methylputrescine ontstaat. N-Methylputrescine wordt omgezet in 4-methylaminobutanal onder de katalyse van diamineoxidase, en gecycliseerd tot het Schiffse base N-methyl - Δ 1-pyrrolinekation.
Daarna werden twee enantiomeren van een N-methyl- A-gesubstitueerde pyrrolidinering verkregen door Clarison-condensatie van 1-pyrrolidine-kation met acetyl CoA. Alleen het (S) - isomeer van deze twee producten kan echter cyclisatie blijven ondergaan om het skelet van scopolamine te vormen. Het thioesterproduct blijft condenseren met een ander acetyl-CoA-molecuul om het 4-derivaat van thiosuccinaat te verkrijgen. Dit laatste wordt geoxideerd om de positieve ionen van pyrrolidiniumzouten en de negatieve ionen van enolen te regenereren. Tussen deze twee vindt de condensatie (intramoleculaire Mannich-reactie) plaats, resulterend in het product waarbij de 4-positie van de stof wordt vervangen door een - C (O) SCoA-groep. Vervolgens hydrolyseert de thioestergroep om een carbonzuur te vormen, dat vervolgens via SAM wordt gemethyleerd tot methylester, en de dubbele binding wordt gereduceerd om methyldicarboxylaat te verkrijgen onder invloed van NADPH. Ten slotte condenseert methylblastine met benzoyl CoA via de fenylalanine-kaneelzuurroute om cocaïne te vormen.
Tropinonheeft als tropaanalkaloïde een moleculaire structuur die bestaat uit een stikstof-bevattend bicyclisch skelet en een ketoncarbonylgroep. De unieke chemische eigenschappen maken het van grote waarde op het gebied van de geneeskunde, organische synthese en alkaloïdenonderzoek.
Kerntoepassing: sleutelrol van farmaceutische tussenproducten
Het meest bekende gebruik- is als tussenproduct bij de synthese van atropinesulfaat. Atropine, als klassiek anticholinergicum, wordt veel gebruikt bij de klinische behandeling van verschillende ziekten door het blokkeren van M--type cholinerge receptoren
Op het gebied van de oogheelkunde wordt atropine gebruikt voor het onderzoek en de behandeling van oogziekten zoals iridocyclitis en keratitis door de pupillen te verwijden en verlamming te reguleren. Tegelijkertijd kan het de progressie van bijziendheid remmen en is het een populair medicijn geworden voor de preventie en bestrijding van bijziendheid bij kinderen. Als voorloper van de synthese ervan ondersteunt het rechtstreeks de grootschalige productie van atropine.
Spijsverteringsstelsel: Atropine kan spasmen van gladde spieren in het maag-darmkanaal verlichten en wordt gebruikt voor de behandeling van ziekten zoals maagzweren en koliek. De synthese ervan is afhankelijk van de stabiele aanvoer van atropine.
Noodontgifting: Bij de noodbehandeling van vergiftiging met organofosfaatpesticiden antagoneert atropine op competitieve wijze acetylcholine, keert de muscarinesymptomen om, en de efficiëntie van de synthese heeft rechtstreeks invloed op de beschikbaarheid van noodmedicijnen.
Daarnaast neemt het ook deel aan de synthese van andere belangrijke geneesmiddelen:
Cocaïnesynthese: Het kan worden omgezet in cocaïne door verestering, hydrogenering en andere reacties. Hoewel cocaïne strikt gereguleerd is vanwege het verslavende karakter ervan, maakt de unieke rol ervan bij lokale anesthesie en vasoconstrictie het nog steeds onvervangbaar in specifieke medische omgevingen zoals oogchirurgie. Als uitgangspunt van de syntheseroute bepalen de chemische zuiverheid en reactiviteit rechtstreeks de kwaliteit van het eindproduct.
Bereiding van methylblastine: Methylblastine wordt gegenereerd door reductie van de hydrogenering, een voorloper van verschillende alkaloïden die worden gebruikt voor het bestuderen van transmissiemechanismen van neurotransmitters en het ontwikkelen van nieuwe analgetica.
Afgeleide toepassingen: modelmoleculen voor alkaloïdenonderzoek
De moleculaire structuur maakt het een ideaal model voor onderzoek naar alkaloïdechemie:
Totaal syntheseonderzoek: De syntheseroute ervan (zoals de cyclisatiereactie van butanal met methylamine en acetondicarbonzuur) is een klassiek geval in de organische chemie. In 1917 bereikten Willstätter en Robinson de totale synthese van NSC 118012 via verschillende methoden, waaronder Robinsons geconjugeerde additiecyclisatiestrategie die een pionier was in een nieuw paradigma voor de synthese van alkaloïden en zo in 1947 de Nobelprijs voor de Scheikunde won.
Synthetisch onderzoek bevordert niet alleen de ontwikkeling van de organische synthesetheorie, maar biedt ook methodologische ondersteuning voor de structurele analyse van complexe natuurlijke producten.
Ontwikkeling van derivaten: de ketoncarbonyl- en stikstof-bevattende bicyclische structuur van NSC 118012 maakt het gemakkelijk om chemische modificatie te ondergaan, waardoor verschillende biologisch actieve derivaten worden gegenereerd:
2-methoxycarbonyl-tropinon: Het wordt bereid via een veresteringsreactie en is een belangrijk tussenproduct voor de synthese van methylsalicylaat (gebruikt voor de diagnose van de ziekte van Parkinson).
De ketoncarbonylgroep kan worden gereduceerd tot alcoholen of worden omgezet in enoletherderivaten, waardoor de ontwerpruimte van bioactieve moleculen verder wordt uitgebreid.
Topenonoximverbindingen: worden gegenereerd door oximatiereacties, hebben antibacteriële en anti{0}}inflammatoire activiteiten, en sommige derivaten vertonen remmende effecten op medicijn-resistente stammen, waardoor ze potentiële kandidaten zijn voor de ontwikkeling van nieuwe antibiotica.
Onderzoek naar farmacologische mechanismen: De studie van de structuur-activiteitsrelatie van alkaloïden en hun derivaten kan helpen het moleculaire mechanisme van de interactie tussen alkaloïden en receptoren te onthullen. Door bijvoorbeeld het stikstofatoom of de cyclische structuur van NSC 118012 te modificeren, kan de affiniteit ervan voor cholinerge receptoren worden gereguleerd, wat een theoretische basis biedt voor het ontwerpen van selectievere anticholinergische geneesmiddelen.
Door gebruik te maken van geïntegreerde gewrichten met hoge{0}}prestaties kan de CRA-serie het tempo met 25% verhogen en kan de productiviteit een nieuwe piek bereiken; het trillingsonderdrukkingsalgoritme is geüpgraded om een goed anti-schudeffect te bereiken; het volledige- parameter-DH-compensatiealgoritme en het TrueMotion-algoritme worden ondersteund, en de absolute positioneringsnauwkeurigheid is 0,2 ~ 0,4 mm onder de verandering van houdingsbeweging, en de gebogen beweging is nauwkeurig en stabiel.
Potentiële onderzoeksrichting: Uitbreiding van fundamenteel naar klinisch
Met de kruisfusie van chemie en geneeskunde strekken de toepassingsscenario's zich uit van het traditionele farmaceutische veld naar een breder scala aan biomedische richtingen:
Neurowetenschappelijk onderzoek: Als modelmolecuul van het cholinerge systeem kan het worden gebruikt om de transmissie van neurotransmitters, synaptische plasticiteit en de pathogenese van neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer te bestuderen. Door de koolstof- of stikstofisotopen van NSC 118012 te labelen, kunnen de metabolische routes in vivo worden getraceerd, wat een hulpmiddel biedt voor farmacokinetische studies.
Toepassingen op het gebied van materiaalkunde: De stikstof-bevattende bicyclische structuur van NSC 118012 heeft een unieke ruimtelijke configuratie en kan worden gebruikt als ligand voor het ontwerpen van metaalorganische raamwerken (MOF's) of supramoleculaire assemblages. Dit type materiaal heeft potentiële toepassingen getoond bij gasadsorptie, katalyse en medicijnafgifte. MOF's gemodificeerd met NSC 118012 kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt voor selectieve adsorptie van zenuwgassen, waardoor nieuwe strategieën voor chemische bescherming worden geboden.
Op het gebied van landbouw en milieubescherming maakt de antibacteriële activiteit het tot een kandidaatmolecuul voor de ontwikkeling van natuurlijke pesticiden. Door structurele optimalisatie kunnen lage toxiciteit en gemakkelijk afbreekbare alkaloïde pesticiden worden ontworpen om de milieuvervuiling veroorzaakt door chemische pesticiden te verminderen. Bovendien kan de cyclisatiereactie die betrokken is bij de syntheseroute van NSC 118012 methodologische referenties bieden voor de conversie van biomassa en bijdragen aan duurzame ontwikkeling.
Wat zijn de gebruiksmethoden en voorzorgsmaatregelen voor deze verbinding?
Vanwege het farmaceutische intermediaire karakter en de zekere toxiciteit ervan moet het gebruik ervan strikt beperkt blijven tot professionele laboratoria of industriële productieomgevingen, en worden beheerd door professionals met relevante kennis en ervaring. Het volgende is een samenvatting vanTropinongebruiksmethoden en voorzorgsmaatregelen gebaseerd op algemene principes voor het omgaan met chemicaliën:
gebruik methode
Professionele omgeving:
Het moet worden gebruikt in een goed geventileerd laboratorium of industriële productieomgeving, uitgerust met de nodige veiligheidsvoorzieningen.
Persoonlijke bescherming:
Operators moeten geschikte persoonlijke beschermingsmiddelen dragen, zoals beschermende kleding, handschoenen, stofmaskers, veiligheidsbrillen, enz., om direct contact tussen chemicaliën en de huid, ogen of luchtwegen te voorkomen.
Bedrijfsnormen:
Volg strikt de bedieningsprocedures om het ontstaan van stof of spatten te voorkomen. Als een grote hoeveelheid NSC 118012 moet worden gewogen of verwerkt, moeten geschikte gereedschappen en apparatuur zoals maatflessen, trechters enz. worden gebruikt.
Opslagvereisten:
Het mengsel moet worden opgeslagen op een koele, droge, goed geventileerde plaats, uit de buurt van bronnen van vuur, hitte en onverenigbare stoffen. Ondertussen is het noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de container goed is afgesloten om chemische lekkage te voorkomen.
zaken die aandacht behoeven
Vermijd contact:
Vermijd direct contact met de huid, ogen of kleding. Bij accidentele aanraking onmiddellijk afspoelen met veel water en zo snel mogelijk medische hulp inroepen.
Brandveiligheid:
Deze verbinding kan bij hoge temperaturen ontbinden en giftige rook produceren, dus contact met brandbronnen moet worden vermeden. In geval van brand moeten geschikte brandblusmiddelen worden gebruikt voor het blussen en moet de plaats van het ongeval onmiddellijk worden geëvacueerd.
Milieubescherming:
Voorkom dat het in de riolen of waterlichamen terechtkomt om milieuvervuiling te voorkomen. Als het nodig is om afval te verwijderen, moeten de relevante milieuregels worden gevolgd en moeten professionele instellingen de opdracht krijgen om afval te verwijderen.
Gezondheidsmonitoring:
Personen die er langdurig -lang mee in contact zijn geweest, moeten regelmatig een gezondheidscontrole ondergaan om potentiële gezondheidsproblemen onmiddellijk te identificeren en aan te pakken.
Veiligheidstraining:
Operators moeten de nodige veiligheidstraining krijgen om de eigenschappen, gevaren en noodreactiemethoden van de compound te begrijpen om een veilige werking te garanderen.
Wet- en regelgeving:
Bij het gebruik, de opslag en het transport van deze stof moeten de relevante nationale wetten, voorschriften en normen strikt worden nageleefd om de wettigheid en naleving te garanderen.
Wat zijn de onderzoeksvoortgangen op het biosynthetische pad van deze verbinding?
Het onderzoeksteam van het Kunming Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences heeft drie type III-polyketidesynthase ontdekt, die de condensatie van N- methylpyrroline-kation met malonylco-enzym A kunnen katalyseren om het belangrijkste tussenproduct te vormen voor de biosynthese van tropinaanalkaloïden. Deze ontdekking onthult niet alleen het mechanisme van fundamentele skeletvorming in de biosynthese van alkaloïden in deze verbinding, maar identificeert ook een nieuw type plant III-polyketidesynthase dat selectief en efficiënt tricarbonylglutaraat synthetiseert, waardoor de basis wordt gelegd voor de heterologe productie van hyoscyaminegeneesmiddelen op basis van synthetische biologie.
Onderzoek heeft aangetoond dat deze verbinding het eerste tussenproduct is in de biosynthese van tropaanalkaloïden, en dat het synthesemechanisme ervan wordt bereikt via een atypische type III polyketidesynthase (AbPYKS) en P450-gemedieerde cyclisatiereactie. Deze ontdekking verklaart het naast elkaar bestaan van pyrroline en tropaan in planten en toont de haalbaarheid aan van tropaantechniek in niet-tropaanproducerende planten.
Overexpressie van PYKS en CYP82M3 in de wortelcultuur van Atropa belladonna kan het gehalte aan deze verbinding en scopolamine aanzienlijk verhogen. Bovendien kan overexpressie van UGT1 en LS het gehalte aan hyoscyamine, scopolamine, isohyoscyamine en hyoscyamine aanzienlijk verhogen, wat aangeeft dat deze twee stappen de twee snelheidsbeperkende stappen zijn in de biosynthese van hyoscyamine.
Het team van Christina Smolke aan Stanford University integreerde heterologe expressiegenen in meerdere- stappen in gist en bereikte met succes de heterologe synthese van hyoscyamine en scopolamine door de assemblage van verschillende modules en subcellulaire lokalisatie. Deze prestatie toont het potentieel aan voor het produceren van complexe natuurlijke producten in micro-organismen via biosynthetische routes.
Veelgestelde vragen
Waar wordt tropinon voor gebruikt?
Het is afgeleid van tropaan en dient alseen belangrijke voorloper in de synthese van verschillende belangrijke alkaloïden, zoals cocaïne en atropine. Ten eerste is tropinon een kleurloze kristallijne vaste stof met een karakteristieke geur. Het heeft een molecuulformule van C8H13NO en een molaire massa van ongeveer 139,2 g/mol.
Wat is de synthese van tropinon?
Tropinon is een bicyclisch molecuul, maar de reactanten die bij de bereiding ervan worden gebruikt, zijn vrij eenvoudig: succinaldehyde, methylamine en acetondicarbonzuur (of zelfs aceton). De synthese is een goed voorbeeld van een biomimetische reactie of synthese van het biogenetische-type, omdat biosynthese gebruik maakt van dezelfde bouwstenen.
Wat is tropine?
Tropine wordt gedefinieerd alseen bicyclische verbinding met een tropaankern, dat dient als een voorloper bij de synthese van verschillende tropaanalkaloïden die bekend staan om hun sterke biologische activiteit, vooral als neurotransmitters.
Is atropine een pijnstiller?
Oftalmische atropine wordt vóór oogonderzoek gebruikt om de pupil, het zwarte deel van het oog waardoor u ziet, te verwijden (openen).Het wordt ook gebruikt om pijn te verlichten die wordt veroorzaakt door zwelling en ontsteking van het oog.
Populaire tags: tropinone cas 532-24-1, leveranciers, fabrikanten, fabriek, groothandel, kopen, prijs, bulk, te koop